Vilka är principerna och klassificeringarna för infraröda termometrar
1. Infraröd princip
Alla föremål med en temperatur över absolut noll (-273 grader) avger termisk strålning utåt. Skillnader i objekttemperatur leder till variationer i utstrålad energi och strålningsvåglängd, där infraröd strålning alltid ingår i spektrumet. För objekt under 1000 grader utgör infraröda vågor de dominerande elektromagnetiska vågorna i termisk strålning. Därför möjliggör mätning av ett objekts inneboende infraröda strålning noggrann detektering av dess yttemperatur, vilket utgör den objektiva grunden och kärnprincipen för infraröd temperaturmätning.
En svartkropp är en idealisk strålare som absorberar all infallande strålningsenergi över våglängder utan reflektion eller överföring, med en ytemissivitet på 1. Men praktiskt taget alla naturliga objekt är icke-svarta kroppar. För att klargöra och kvantifiera lagarna för distribution av infraröd strålning krävs en teoretisk modell för forskning. Planck föreslog den kvantiserade oscillatormodellen för hålighetsstrålning och härledde Plancks lag för svartkroppsstrålning, som definierar svartkropparnas spektrala strålning efter våglängd. Detta fungerar som hörnstenen i alla teorier om infraröd strålning och är också känd som lagen om svartkroppsstrålning.
Förutom strålningsvåglängd och objekttemperatur påverkas strålningseffekten från verkliga objekt av materialtyp, bearbetningsmetoder, värmehistoria, ytförhållanden och miljöfaktorer. För att tillämpa lagen om svartkroppsstrålning på praktiska föremål införs en proportionell koefficient relaterad till materialegenskaper och ytförhållanden, nämligen emissivitet. Denna koefficient indikerar hur nära värmestrålningen från ett verkligt objekt närmar sig den för en svartkropp, som sträcker sig mellan 0 och 1. I enlighet med strålningslagarna kan den infraröda strålningsegenskaperna för vilket material som helst bestämmas när dess emissivitet är känd. Nyckelfaktorer som påverkar emissiviteten inkluderar materialtyp, ytjämnhet, fysikalisk-kemisk struktur och materialtjocklek.
2. Arbetsprincip och struktur för infraröda termometrar
I naturen sänder alla objekt över absolut noll kontinuerligt ut infraröd strålning i det omgivande rummet. Storleken och våglängdsfördelningen av ett objekts infraröda strålning är nära korrelerade med dess yttemperatur. Således kan exakt yttemperaturmätning uppnås genom att fånga ett objekts självemitterade infraröda energi, som är den grundläggande basen för infraröd strålningstermometri.
Arbetsprincipen för infraröda termometrar är att omvandla den infraröda strålningsenergin som sänds ut av uppmätta föremål (t.ex. smält stål) till elektriska signaler. Intensiteten av infraröd strålning motsvarar direkt objektets temperatur, och den uppmätta temperaturen bestäms utifrån den omvandlade elektriska signalstyrkan.
En infraröd termometer består av ett optiskt system, fotoelektrisk detektor, signalförstärkare, signalbehandlingsenhet och displayutgångsmodul. Det optiska systemet samlar in infraröd strålningsenergi från målet inom synfältet, vars täckning bestäms av termometerns optiska komponenter och layout. Fokuserad infraröd energi omvandlas till proportionella elektriska signaler av den fotoelektriska detektorn. Efter förstärkning och bearbetning av dedikerade kretsar, kalibreras signalerna via inbyggda algoritmer och målemissionsparametrar för att mata ut det slutliga uppmätta temperaturvärdet.
När måltemperaturen mäts med en infraröd termometer, fångar enheten först infraröd strålning inom det inställda spektralbandet och beräknar måltemperaturen därefter. Baserat på arbetsprinciper klassificeras infraröda termometrar i enfärgade termometrar och tvåfärgstermometrar (ratiostrålningstermometrar). Enfärgade termometrar mäter temperaturen proportionell mot strålningsintensiteten inom ett enda band, medan tvåfärgstermometrar beräknar temperaturen baserat på strålningsförhållandet för två separata spektralband.
3. Utveckling och klassificering av infraröda termometrar
Modern infraröd temperaturmätningsteknik stöder scanning av termisk detektering på ytor med variabel temperatur för att generera temperaturfördelningsbilder och effektivt identifiera dolda temperaturskillnader, en funktion som realiseras av infraröda värmekamera.
Infraröd termisk avbildningsteknik tillämpades ursprungligen på militär utrustning. Texas Instruments (TI) utvecklade världens första infraröda scanningssystem. Sedan dess har västländer i stor utsträckning antagit infraröd värmeavbildningsteknik för militära plattformar inklusive flygplan, stridsvagnar och krigsfartyg som termiska målsystem, vilket avsevärt förbättrar målsöknings- och anfallsförmågan.
Utrustning för infraröd temperaturmätning delas generellt in i tre typer:
(1) Infraröda punkttermometrar: inklusive bärbara och fasta monteringsmodeller;
(2) Infraröda skannrar;
(3) Infraröda värmekamera.
